在全球化石能源逐漸匱乏和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下,電動農(nóng)業(yè)機械由于其能量來源多樣化、結(jié)構(gòu)相對簡化、低噪聲、無污染等特點而逐漸發(fā)展起來。本文選題基于重慶市科委的“小型輕便田間轉(zhuǎn)運機械產(chǎn)品開發(fā)”項目和某企業(yè)的“純電動轉(zhuǎn)運平臺自適應(yīng)變速電驅(qū)動系統(tǒng)”項目,設(shè)計了一款適用于丘陵山區(qū)果園運輸?shù)男⌒图冸妱勇膸教镩g轉(zhuǎn)運車(簡稱“田間轉(zhuǎn)運車”)。按照設(shè)計方案,這款田間轉(zhuǎn)運車是純電動型運輸車輛。純電動車輛的驅(qū)動系統(tǒng)主要包括動力電池、驅(qū)動電機和傳動系統(tǒng)等部件。與傳統(tǒng)柴、汽油車相比,純電動方案在續(xù)航里程上具有劣勢,這個問題一方面與動力電池組的容量、驅(qū)動電機的性能等相關(guān),另一方面與驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)匹配設(shè)計是否合理也密切相關(guān)。本文針對田間轉(zhuǎn)運車驅(qū)動系統(tǒng)開展參數(shù)匹配設(shè)計及優(yōu)化研究。論文在分析丘陵山區(qū)果園運輸機械發(fā)展現(xiàn)狀、電動農(nóng)業(yè)機械研究進展、電動車輛驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)匹配優(yōu)化研究方法和現(xiàn)狀等的基礎(chǔ)上,確定了論文研究的技術(shù)路線。根據(jù)項目任務(wù)要求,結(jié)合對市場現(xiàn)有果園運輸機械的考察情況,綜合考慮用戶的需求,以及相關(guān)配套作業(yè)工具的尺寸規(guī)格,完成了對田間轉(zhuǎn)運車的基礎(chǔ)參數(shù)和結(jié)構(gòu)布局設(shè)計;在此基礎(chǔ)上對田間轉(zhuǎn)運車進行了整車動力學(xué)分析和性能評價指標(biāo)的定義;在動力學(xué)分析中針對履帶式行走機構(gòu)進行了整車運行效率分析。然后,根據(jù)基礎(chǔ)參數(shù)和定義的性能指標(biāo)初步完成了對驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)的理論匹配,以及電機、電池的選型和傳動系統(tǒng)的設(shè)計。在此基礎(chǔ)上運用Cruise軟件搭建了整車仿真建模,并進行了樣車試制和試驗測試,對比仿真與樣車實測結(jié)果,可以看出樣車各項測試結(jié)果與仿真結(jié)果偏差較小,最高速度偏差在0.4~1.5%之間,功率偏差在7.9~9.2%之間。分析得出3點結(jié)論:1)使用Flange模塊和Function模塊結(jié)合輪胎模塊模擬履帶式行走機構(gòu)的方案可行;2)所建立的整車模型可信;3)初步匹配方案滿足設(shè)計指標(biāo)的要求。同時,為了使得所建模型更準(zhǔn)確更具有實際意義,利用樣車測試結(jié)果,進一步修正了模型。最后,針對田間轉(zhuǎn)運車在使用過程中,載重量和道路情況變化較大的實際,為了獲得更好的整車動力和經(jīng)濟性能,同時降低載重量變化對整車輸出性能產(chǎn)生的影響,本文采用田口魯棒優(yōu)化設(shè)計方法優(yōu)化了驅(qū)動系統(tǒng)的部分參數(shù),根據(jù)田口正交試驗的結(jié)果預(yù)測最優(yōu)參數(shù)組合,并對其進行仿真分析,對比初步匹配方案的結(jié)果,最高車速下降6.5%,在三種載荷狀態(tài)下的百公里能耗分別比原方案下降了5.63%、5.86%、6.05%;在總體性能目標(biāo)均值方面,比原方案提高了3.30%;在輸出SN比方面,更是比原方案有了較大的提高。對比初步匹配方案的結(jié)果,說明了優(yōu)化方案是有效的、可行的。
【學(xué)位單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S229.1
【部分圖文】：

2）理論匹配設(shè)計與選型。綜合考慮田間轉(zhuǎn)運車的工作需求完成對整車基礎(chǔ)參數(shù)、結(jié)構(gòu)布局的設(shè)計和性能評價指標(biāo)的規(guī)劃選擇，對田間轉(zhuǎn)運車的動力學(xué)以及運行效率進行理論分析；根據(jù)性能參數(shù)和動力學(xué)分析情況對驅(qū)動電機、動力電池和傳動系統(tǒng)等部件的主要參數(shù)進行理論上的匹配計算，對驅(qū)動電機和動力電池的常用類型及特性進行介紹并選型，對傳動系統(tǒng)進行設(shè)計。3）Cruise 建模仿真與樣車測試。在理論匹配計算的基礎(chǔ)上，運用 Cruise 軟件搭建田間轉(zhuǎn)運車的各子系統(tǒng)模型，進行機械連接、數(shù)據(jù)連接建立整車模型，設(shè)置仿真任務(wù)，運行仿真，得出仿真結(jié)果；仿真內(nèi)容包括田間轉(zhuǎn)運車在三種載荷狀態(tài)下的最高車速，滿載最大爬坡度和續(xù)航里程等。參考相關(guān)國家和地方標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合實際條件對試制車進行整車性能試驗，試驗項目包括三種載荷狀態(tài)下的動力性能和經(jīng)濟性能試驗等。對比分析仿真和樣車實測結(jié)果，檢驗所搭建模型的可信度。4）“田口方法”優(yōu)化參數(shù)�；谔镩g轉(zhuǎn)運車不同于一般車輛的兩個特點，為了提高整車動力性、經(jīng)濟性和輸出的穩(wěn)定性，即整車的綜合穩(wěn)定性。通過引入載荷這一噪聲因子，利用田口魯棒優(yōu)化設(shè)計方法尋求一組傳動系統(tǒng)的傳動比參數(shù)和驅(qū)動輪半徑參數(shù)的優(yōu)組合，使得整車的綜合穩(wěn)定性能較優(yōu)。

第 2 章 緒論2.4 小結(jié)本章簡要介紹了丘陵山區(qū)果園機械化發(fā)展的現(xiàn)狀和田間最后一公里機械化運輸?shù)闹匾�，傳統(tǒng)內(nèi)燃機動力面臨的兩大難題，以及農(nóng)用機械電動化的發(fā)展趨勢；基于有關(guān)項目設(shè)計一款純電動型田間轉(zhuǎn)運車，指出電動型車輛當(dāng)前最大的問題——續(xù)航里程短，結(jié)合第 1 章中介紹的田間轉(zhuǎn)運車的兩個特點，引出本文研究的內(nèi)容，并確定論文研究的技術(shù)路線。

履帶式行走機構(gòu)區(qū)別于輪式行走機構(gòu)主要在受力情況和效率問題[36]，為此本章會在 3.2 節(jié)進行田間轉(zhuǎn)運車的動力學(xué)分析和運行效率分析。3.1 整車設(shè)計簡述3.1.1 整車基礎(chǔ)參數(shù)對于田間轉(zhuǎn)運車整車尺寸的考慮基于兩點：1）整車的田間通過性；2）常見果品標(biāo)準(zhǔn)框、植保設(shè)備等配套工具的尺寸。根據(jù)對潛在用戶的問卷調(diào)查和對市場現(xiàn)有果園運輸車的考察情況，以及裝果品用常見標(biāo)準(zhǔn)框的尺寸等，初步設(shè)計田間轉(zhuǎn)運車車廂兩側(cè)不擴展拉開時能夠放下個標(biāo)準(zhǔn)框（如圖 3-1，左側(cè)圖所示），兩側(cè)車廂擴展拉開時能夠發(fā)放下 6 個標(biāo)準(zhǔn)框（如圖 3-1，右側(cè)圖所示）。本設(shè)計基于 530×390×230 的標(biāo)準(zhǔn)框計算田間轉(zhuǎn)運車車廂尺寸，以此為基礎(chǔ)，估算整車載重量，設(shè)計機架，對履帶等結(jié)構(gòu)件的進行選型及結(jié)構(gòu)布置。經(jīng)過初步計算、規(guī)劃確定田間轉(zhuǎn)運車的總體設(shè)計參數(shù)，如表 3-1 所示其中，載重量，是按照車廂不擴展時平裝滿車廂沙子（密度：1.6×103kg/m3）的載重量估算的。

【參考文獻】

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本文編號：2811236